0 引言

基岩地温观测是一种新型地壳热（或应力）变化监测方式，利用基岩地温可对地震活动性进行针对性的预测预报研究。一般来说，地震发生过程首先是力学过程，自20世纪90年代初开始，国内多个地球物理研究部门为研究岩石变形与温度变化的关系陆续建立室内热红外观测实验室，并开展相关实验（刘力强等，2004；陈顺云等，2009）。其中，根据地表岩石变形引起热红外辐射的实验发现，多种常见岩石的压力与温度的关系均为增加压力升温，降低压力降温（刘培洵等，2004；刘力强等，2004；陈顺云等，2020）；基于此实验结果，中国地震局地质研究所马谨院士研究团队研发出基岩地温地震前兆观测方法（陈顺云等，2013；曾蒂等，2017；张智河等，2018；刘星云等，2018）。基岩地温变化与观测点周边地区发生的地震有一定关系，如康定基岩地温与周边小震活动具有良好的对应关系（陈顺云等，2013）。

丽江市位于滇西北地区，地处南北构造带以西川滇菱形块体，区内主要分布丽江—小金河断裂，该断裂属于龙门山—锦屏山—玉龙雪山推覆构造带西南段，是滇西北地区一条重要的构造界线。丽江地区地震活动较为活跃，为监测该区地震活动性，沿丽江—小金河断裂布设5个基岩高精度地温观测点进行地温观测，其中宁蒗红桥乡与文化干塘子2个观测点为2017年布设，剩余3个观测点在2021年由中国地震局地质研究所布设。本文结合观测点基岩地温观测数据变化，分析周边地震活动性，以期进一步探索地震前可能存在的异常信息。

1 观测背景

丽江—小金河断裂南西端始于剑川盆地，向东北经丽江、宁蒗西北的宝地、天生桥、木里，在石棉一带与安宁河断裂交会，其总体走向NE，全长约260 km（安晓文等，2018）。

自1996年2月3日丽江M_S 7.0地震以来，截至2023年11月，云南省已27年无M≥7.0地震发生。丽江市地震活动较为活跃，鉴于该区大震活动历史，在某些关键构造部位开展地壳活动信息监测，对地震预测预报将具有重要意义。丽江—小金河断裂是该区主要断裂，在其沿线布设5个基岩高精度地温观测点（图 1），监测地温数据变化，以期为当地地下构造活动、地震活动研究提供基础数据。

2 基岩地温观测 2.1 观测技术

沿丽江—小金河断裂布设宁蒗红桥乡、大东乡、文化干塘子、金山新团和七河镇5个基岩地温观测点。利用钻井技术在基岩上进行钻孔，钻孔直径89 mm，每个测点安装3组温度采集器，每组布设温度探头置深各不相同的4个温度传感器，以水泥浆灌注封井，使用大容量电池供电，采用GPRS通讯，实时传输基岩温度。丽江—小金河断裂基岩地温观测点信息参数见表 1。据张智河等(2018, 2021)的研究，地温观测系统主体模块架构见图 2。

通过GPRS移动网络实现远程控制，在自主服务器端开发网络服务程序，发送控制指令，接收采集数据。通过PC客户端访问服务器进行参数设置，下载数据及数据分析。

温度模块与主控模块共4根连线，为电源与串口通讯，可满足长距离传输要求。1块温度采集板带4路Pt1000温度传感器。具体数据采集过程如下：电路接通，第4路传感器通电，稳定0.5 s，切换至第1路传感器通电采集，依次切换2、3、4路进行数据采集。

2.2 基岩地温正常变化

基岩地温具有日变和年变的典型周期变化。以宁蒗红桥乡基岩地温141号探测器的4个探头（Ch1—Ch4）温度观测数据为例，分析研究区基岩地温正常变化。各探头地温观测曲线见图 3。因该测点2020年11月18日—11月30日出现断电，地温观测数据不连续，故地温数据始于2021年1月。由图 3可见，各探头所测基岩地温变化较平稳，年变周期明显，且随着探头置深加大，温度变化幅度逐渐变小（图 3），反映了温度年周期变化由地表向地下传导的特征。

3 基岩地温异常变化

自基岩地温开始观测以来，丽江—小金河断裂附近地区仅发生1次M_S≥5.0地震，即2022年1月2日宁蒗M_S 5.5地震。针对此次地震及后续余震，分析发震前后5个基岩地温观测点温度的变化特征。

3.1 震前测点地温异常变化

2022年1月2日宁蒗地区发生M_S 5.5地震（100.650°E，27.790°N），4月16日M_S 4.6地震（100.617°E，27.783°N）为此次地震序列的最大余震（图 4）。距此次宁蒗M_S 5.5地震最近的基岩地温观测点为宁蒗红桥乡测点，间距46 km，最远则为七河镇测点，间距122 km。5个观测点基岩地温数据在地震发生前均出现不同程度的变化。

（1）宁蒗红桥乡基岩地温。该测点2017年投入观测，其中：161号采集器测量地表温度；153号采集器2019年12月1日起因仪器故障数据停更；141号采集器4个探头观测数据清晰，持续时间较长，连续性良好。前期，置深不同的探头观测温度发生变化后，宁蒗和川滇交界地区均有相应地震发生，映震效果较好。如：①探头Ch1（置深28.9 m）：2019年11月6日温度突升形成明显台阶，变幅0.005 ℃，2020年2月17日再次突升形成明显台阶，变幅0.005 ℃[图 5(a)]，同年3月5日发生木里M_S 3.3地震（27.933°N，101.133°E），观测点与发震地点相距约82 km；②探头Ch3（置深22.7 m）：2019年9月21日温度突升，变化幅度0.005 ℃，2019年11月22日再次大幅突升形成明显台阶，变幅0.008 ℃[图 5(b)]，2019年11月30日发生盐源M_S 3.6地震（27.633°N，100.933°E），观测点与发震地点相距约28.7 km；③探头Ch4（置深19.3 m）：2022年3月1日温度转折下降，后稍有回升，总体变化较稳定，2022年3月19日再次转折下降，并于21日转折上升，形成较大波形，转折点明显，变化幅度0.001 ℃[图 5(c)]，后于2022年4月6日、16日、17日分别发生宁蒗M_S 3.4、M_S 4.6、M_S 4.1地震。温度异常出现与发震时间间隔3—26天。在此期间，3月23日宁蒗县大二地龙洞水体发浑、流量变大[图 5(d)]，后确认为宏观异常现象。基岩地温异常变化与大二地龙洞宏观异常在时间上具有同步性。

（2）大东乡基岩地温。该测点基岩地温始测于2021年1月，3个采集器观测时间不长，但数据连续性较好。2022年3月11日起，采集器214的Ch2探头（置深26.1 m）温度出现波动，且波动幅度较大（图 6），后于4月6日、16日、17日分别在宁蒗发生M_S 3.4、M_S 4.6、M_S 4.1地震。温度异常出现与发震时间间隔26—36天。

（3）金山新团乡基岩地温。该测点基岩地温始测于2021年1月，采集器观测时间不长，但数据连续性较好。2022年4月5日，采集器213的Ch1（置深21.6 m）探头温度突升，并形成小幅台阶，变化幅度0.001 ℃（图 7），后于4月6日、16日、17日分别在宁蒗发生M_S 3.4、M_S 4.6、M_S 4.1地震。温度异常出现与发震时间间隔1—10天。

（4）七河镇基岩地温。该测点基岩地温始测于2021年1月。其中，采集器205的Ch2探头（置深13.5 m）观测温度2022年3月1日起出现不同程度的变化：3月7日—10日、16日，温度突升后下降，波形曲线变化突出，变幅超0.02 ℃；3月26日，温度突升，形成较明显的台阶，幅度0.03 ℃，后于4月6日发生宁蒗M_S 3.4地震；4月14日，温度再次突升，形成明显台阶，变幅超0.01 ℃（图 8），后于4月16日、17日在宁蒗分别发生M_S 4.6、M_S 4.1地震。温度异常出现与发震时间间隔2—36天。

同时，采集器215的Ch4探头（置深32.5 m）自3月1日—8日出现温度波动，但幅度较小，在4月8日—13日出现温度的大幅波动，温度变化超过0.1 ℃，4月6日宁蒗发生M_S 3.4地震，4月16日，17日宁蒗分别发生M_S 4.6和M_S 4.1地震。温度异常出现时间与发震时间间隔3—8天（图 9）。在此期间，4月11日七河镇黑树林龙潭出现水体发浑，12日早晨水体稍显变清后，11:05分再次发浑，此次水体发浑在排除各种人为、降雨等自然环境的影响后，判定为地质构造活动所引起的宏观异常现象。七河镇基岩地温位于黑树林龙潭西北3.6 km处，此次宏观异常与七河镇基岩地温的异常变化在时间上具有同步性（图 10）。

（5）文化干塘子基岩地温。从长趋势来看，文化干塘子基岩地温2021年12月前后140号采集器的Ch1、Ch2两个探头温度出现温度突降，并形成明显台阶（图 11）该观测点其他探头无变化，2022年1月2日发生宁蒗M_S 5.5地震，温度出现异常时间与发震时间间隔约1个月。

3.2 研究结果

2022年1月2日宁蒗M_S 5.5地震打破了丽江地区M≥5地震长达10年的平静。此次地震发生后，丽江地区地震活动进入较活跃阶段，先后发生玉龙M_S 3、M_S 3.6地震，宁蒗震区多次发生M≥3地震，2022年4月16日宁蒗M_S 4.6地震为该震区目前最大余震。对2次地震发生前基岩地温异常变化现象进行分析，发现：在宁蒗M_S 5.5地震前，仅文化干塘子基岩地温在出现长趋势变化，而在宁蒗M_S 4.6余震发生前，丽江—小金河断裂沿线4个基岩地温观测点温度数据均出现不同程度的变化，其中2个观测点伴有宏观异常（表 2）。

（1）在出现异常的5个观测点中，置深约20—30 m的探头观测温度出现异常变化，其中探头置深最浅为19.3 m，最深为32.5 m。排除温度突跳后，七河镇置深32.5 m的探头温度变化最为显著，变幅达0.1 ℃。

（2）基岩地温异常出现与发震时间间隔最短1天、最长36天，一般平均15天丽江境内及川滇交界地区会发生相应地震。

（3）基岩地温测点观测温度变化形态多为大幅波动和台阶变化。

4 讨论

（1）地震的孕育和断层活动密切相关，断层的闭锁程度在一定程度上反映了断层应变积累情况，丽江—小金河断裂南段（宁蒗—丽江地区）的断层闭锁程度相对其他段是最高的（李宁等，2018），基岩地温突变反映了基岩内部正在进行物理调整（刘星云等，2018）。在宁蒗M_S 5.5地震发生后，该地区后续小震活动在一定程度上缓解了丽江—小金河断裂南段的能量积累，受能量释放影响，基岩地温震前无明显异常，反而在此次地震发生后、M_L 4.6地震发生前，地质构造活动被唤醒，基岩地温出现明显异常，并伴有宏观异常。

（2）不同构造位置，基岩温度异常幅度不同。作为川滇菱形块体的次级边界，丽江—小金河断裂将块体分为南北两部分，此次宁蒗M_S 5.5地震和M_S 4.6地震均发生在断裂以北。宁蒗红桥乡基岩地温观测点位于断裂以北地区，七河镇观测点位于断裂以南地区。宁蒗M_S 4.6地震发生前，距震中最远的七河镇基岩地温异常变化幅度大于距震中最近的宁蒗红桥乡基岩地温变化幅度，可能原因是，川滇菱形块体地壳形变总体表现为南强北弱，持续保持的SSE向运移，有顺时针活动，西边界为右行错动（皇甫岗等，2007），导致靠近断裂以南、川滇菱形块体西边界的七河基岩地温异常变化幅度较大。

（3）断裂带地壳厚度表现为北部（60 km）高于南部（45 km）（皇甫岗等，2007），地壳厚度差异可能间接导致断裂沿线观测点基岩地温异常变化幅度不同，地壳较薄的南部异常更加明显。

（4）不同观测点基岩地温异常变化形态、幅度不同，每个测点对应力变化、流体的响应等均存在差异，相应度变化也不同。

总之，丽江—小金河断裂沿线基岩地温观测点的基岩温度异常变化，对该断裂带附近地震有较好的映震效果。受地质构造复杂性影响，基岩地温异常变化表现出一定复杂性，需积累更多震例做进一步研究。

研究所用基岩温度数据来源于中国地震局地质研究所布设在滇西北地区的台站。